题目内容
高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料，是制备半导体的重要材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”．高纯硅通常用以下方法制备：用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅（含Fe、Al、B、P等杂质），粗硅与氯气反应生成四氯化硅（反应温度为450～500℃），四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅．图1是实验室制备四氯化硅的装置图．
相关信息：a．四氯化硅遇水极易水解；b．硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接化合生成相应的氯化物；c．有关物质的物理常数见下表：
请回答下列问题：
（1）仪器e的名称为 ，装置A中f管的作用是 ，其中发生反应的离子方程式为 ．
（2）装置B中的试剂是 ．
（3）某学习小组设计了以下两种实验方案：方案甲：g接装置Ⅰ；方案乙：g接装置Ⅱ．但是甲乙两个方案中虚线内装置均有不足之处，请你评价后填写下表．
（4）在上述（3）的评价基础上，请设计一个合理方案： ．
（5）通过上述合理的装置制取并收集到的粗产物可通过精馏（类似多次蒸馏）得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是 （填写元素符号）．
相关信息：a．四氯化硅遇水极易水解；b．硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接化合生成相应的氯化物；c．有关物质的物理常数见下表：
| 物质 | SiCl4 | BCl3 | AlCl3 | FeCl3 | PCl5 |
| 沸点/℃ | 57.7 | 12.8 | - | 315 | - |
| 熔点/℃ | -70.0 | -107.2 | - | - | - |
| 升华温度/℃ | - | - | 180 | 300 | 162 |
（1）仪器e的名称为
（2）装置B中的试剂是
（3）某学习小组设计了以下两种实验方案：方案甲：g接装置Ⅰ；方案乙：g接装置Ⅱ．但是甲乙两个方案中虚线内装置均有不足之处，请你评价后填写下表．
| 方案 | 不足之处 |
| 甲 | |
| 乙 |
（5）通过上述合理的装置制取并收集到的粗产物可通过精馏（类似多次蒸馏）得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是
考点：制备实验方案的设计,硅和二氧化硅
专题：碳族元素
分析：（1）仪器e的名称是蒸馏烧瓶，装置A中f管有平衡压强作用，二氧化锰和浓盐酸发生氧化还原反应生成氯化锰、氯气和水；
（2）装置B中的试剂应该吸收氯化氢而不能吸收氯气；
（3）收集产品的导管太细易堵塞导管；制取的四氯化硅需要冷凝；由于尾气中含有氯气，要设置尾气处理装置，四氯化硅易水解，要避免空气中的水蒸气进入产品收集装置；
（4）应避免空气中的水蒸气进入装置；
（5）D中氯气与粗硅反应生成SiCl4，h瓶收集粗产物，精馏粗产品可得高纯度四氯化硅，由表中数据可以看出，蒸出SiCl4气体时，BCl3早已成气体被蒸出，而AlCl3、FeCl3、PCl5升华温度均低于SiCl4．
（2）装置B中的试剂应该吸收氯化氢而不能吸收氯气；
（3）收集产品的导管太细易堵塞导管；制取的四氯化硅需要冷凝；由于尾气中含有氯气，要设置尾气处理装置，四氯化硅易水解，要避免空气中的水蒸气进入产品收集装置；
（4）应避免空气中的水蒸气进入装置；
（5）D中氯气与粗硅反应生成SiCl4，h瓶收集粗产物，精馏粗产品可得高纯度四氯化硅，由表中数据可以看出，蒸出SiCl4气体时，BCl3早已成气体被蒸出，而AlCl3、FeCl3、PCl5升华温度均低于SiCl4．
解答：
解：（1）仪器e的名称是蒸馏烧瓶，装置A中f管有平衡压强作用，以使液体从分液漏斗中顺利流下，二氧化锰和浓盐酸发生氧化还原反应生成氯化锰、氯气和水，离子方程式为MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O，
故答案为：蒸馏烧瓶；平衡压强，使液体从分液漏斗中顺利流下；MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O；
（2）浓盐酸具有挥发性，加热促进挥发，导致制取的氯气中含有氯化氢，为除去氯化氢，装置B中的试剂应该吸收氯化氢而不能吸收氯气，为饱和食盐水，
故答案为：饱和食盐水；
（3）四氯化硅在常温下易液化，如果收集产品的导管太细易堵塞导管；制取的四氯化硅需要冷凝；由于尾气中含有氯气，要设置尾气处理装置，四氯化硅易水解，要避免空气中的水蒸气进入产品收集装置，故答案为：
；
（4）应避免空气中的水蒸气进入装置，在装置Ⅰ的i处接干燥管j，故答案为：在装置Ⅰ的i处接干燥管j；
（5）D中氯气与粗硅反应生成SiCl4，h瓶收集粗产物，精馏粗产品可得高纯度四氯化硅，由表中数据可以看出，蒸出SiCl4气体时，BCl3早已成气体被蒸出，而AlCl3、FeCl3、PCl5升华温度均低于SiCl4，所以当SiCl4蒸出后，而AlCl3、FeCl3、PCl5还为固体留在瓶里，故答案为：Al、P．
| ||
故答案为：蒸馏烧瓶；平衡压强，使液体从分液漏斗中顺利流下；MnO2+4H++2Cl-
| ||
（2）浓盐酸具有挥发性，加热促进挥发，导致制取的氯气中含有氯化氢，为除去氯化氢，装置B中的试剂应该吸收氯化氢而不能吸收氯气，为饱和食盐水，
故答案为：饱和食盐水；
（3）四氯化硅在常温下易液化，如果收集产品的导管太细易堵塞导管；制取的四氯化硅需要冷凝；由于尾气中含有氯气，要设置尾气处理装置，四氯化硅易水解，要避免空气中的水蒸气进入产品收集装置，故答案为：
| 方案 | 优点 | 缺点 |
| 甲 | ①收集产品的导管粗，不会堵塞导管 ②冷凝产品，减少产品损失 | ①空气中的水蒸气进入产品收集装置，使四氯化硅水解 ②尾气没有处理，污染环境 |
| 乙 | ①有尾气处理装置，注重环保 ②避免空气中的水蒸气进入装置 | ①产品易堵塞导管 ②没有冷凝装置，产品易损失 |
（4）应避免空气中的水蒸气进入装置，在装置Ⅰ的i处接干燥管j，故答案为：在装置Ⅰ的i处接干燥管j；
（5）D中氯气与粗硅反应生成SiCl4，h瓶收集粗产物，精馏粗产品可得高纯度四氯化硅，由表中数据可以看出，蒸出SiCl4气体时，BCl3早已成气体被蒸出，而AlCl3、FeCl3、PCl5升华温度均低于SiCl4，所以当SiCl4蒸出后，而AlCl3、FeCl3、PCl5还为固体留在瓶里，故答案为：Al、P．
点评：本题以硅、二氧化硅为载体考查了实验方案制备，明确反应原理是解本题关键，再结合物质的性质、环境保护、实验设计等知识点来分析解答，题目难度中等．
练习册系列答案
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工业上常用还原沉淀法处理含铬废水（Cr2O72-和CrO42-），其流程为：
已知：CrO
Cr2O
Cr3+
Cr（OH）3↓
（1）步骤①中存在平衡：2CrO42-（黄色）+2H+?Cr2O42-（橙色）+H2O
（2）步骤③生成的Cr（OH）3，在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr（OH）3（s）?Cr3+（aq）+3OH-（aq）
（3）常温下，Cr（OH）3的溶度积Ksp=10-32；且当溶液中离子浓度小于10-5mol?L-1 时可视作该离子不存下列有关说法中，正确的是（ ）
已知：CrO
2- 4 |
| H+ |
| ①转化 |
2- 7 |
| Fe2+ |
| ②还原 |
| OH- |
| ③沉淀 |
（1）步骤①中存在平衡：2CrO42-（黄色）+2H+?Cr2O42-（橙色）+H2O
（2）步骤③生成的Cr（OH）3，在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr（OH）3（s）?Cr3+（aq）+3OH-（aq）
（3）常温下，Cr（OH）3的溶度积Ksp=10-32；且当溶液中离子浓度小于10-5mol?L-1 时可视作该离子不存下列有关说法中，正确的是（ ）
| A、步骤①中加酸，将溶液的pH 调节至2，溶液显黄色，CrO42-离子浓度增大 |
| B、步骤①中当2v（CrO42-）=v（Cr2O72-）时，说明反应2CrO42-（黄色）+2H+?Cr2O72-（橙色）+H2O达到平衡状态 |
| C、步骤②中，若要还原1mol Cr2O72-离子，需要12mol （NH4）2Fe（SO4）2?6H2O |
| D、步骤③中，当将溶液的pH调节至6 时，则可认为废水中的铬已除尽 |
粗略测定草木灰中碳酸钾的含量并检验钾元素的存在，图示中涉及的对应操作不规范的是（ ）
A、 称量 |
B、 溶解 |
C、 蒸发 |
D、 焰色反应 |